Fonte Atx-at Como Fonte De Bancada

Fonte ATX como fonte de bancada Uma boa fonte de laboratório tem um custo considerável (algo em torno de de R$ 150,00). Encontrei na internet alguns esquemas para modificar uma fonte ATX de computador, e fazê-la funcionar como uma fonte de bancada. Esta pode ser considerada uma boa fonte de bancada, protegida, estável e capaz de fornecer bons níveis de corrente. Comprei uma fonte ATX, um resistor de potência, conectores bananas, bornes bananas, terminais de fio em anel e tubos termoretráteis (espaguetes). Gastei cerca de R$ 50,00 (sendo que não é difícil conseguir uma fonte usada mais barata, ou até mesmo de graça!). Não parece ser complicado. As referências que eu encontrei utilizam fontes de outros modelos, mais antigos, mas a idéia é a mesma para qualquer fonte. Provavelmente existe alguma razão para as fontes de laboratório serem tão caras. Diante disto, a fonte mostrada aqui é recomendada para circuitos de teste, e não para trabalhos profissionais (embora eu acredite que ela segure a onda). Além disto, eu não me responsabilizo por sua segurança, ou pelo correto funcionamento da sua fonte (saiba o que está fazendo!). E certamente, abrir a sua fonte, cortar fios e fazer outras peripécias certamente irá violar qualquer garantia em vigor :)

A fonte ATX Ao abrir uma fonte ATX, basicamente o que vemos é uma grande quantidade de fios coloridos com terminais Molex, capacitores, indutores, dissipadores e um cooler. O mais importante neste projeto são os fios coloridos, pois é a partir deles que iremos “extrair” os níveis de tensão utilizados na fonte de bancada. Fazer a modificação na fonte consiste em identificar e agrupar os terminais de tensão da fonte, identificar e conectar corretamente os fios “sensores”, adicionar uma carga à fonte (uma fonte ATX não funciona sem uma carga) e adicionar um led para indicar o funcionamento da fonte. Encontrei diversas referências na internet de como fazer estas modificações, porém nenhuma que eu encontrei utilizava uma fonte igual a minha. Por conta disto, tive alguma dificuldade em fazer a fonte funcionar. Meu problema consistiu em descobrir que existia um fio (marrom, no meu caso) que tinha a utilidade de verificar que o nível de tensão de 0v (terra) estava correto. Sem este fio conectado ao terra, a fonte funcionava por um breve momento mas em seguida era desligada. Então, o que acontece é que a sua fonte pode utilizar um padrão de cores diferente do mostrado aqui, ou nas referências indicadas. Porém, todas as fontes ATX possuem muita coisa em comum, e com paciência e talvez com uma pequena ajuda, é possível sanar eventuais pendências. Na minha fonte, o esquema de fios é o seguinte: • • • • • •

Preto: 0v (Terra, GND) Laranja: +3,3v Vermelho: +5v Amarelo: +12v Azul: -12v Marrom: 0v Sensing (-s)

• • • •

Laranja mais fino: +3.3v Sensing (+s) Verde: Power On Cinza: Power OK Roxo: VSB (Stand by)

Fontes ATX mais antigas possuem um fio branco com saída de -5v, o que não ocorre com a minha. Os fios Pretos, Laranjas, Vermelho e Azul são terminais de tensão, que serão utilizados como fontes de sinal DC. A corrente máxima que pode ser fornecida pela fonte varia de acordo com o terminal utilizado. Ao se utilizar os fio pretos (GND) como referência, os níveis de corrente máximos dos terminais são os seguintes: Terminal Corrente Máxima -12v 0,5A +3,3v 22A +5v 32A +12v 16A Como pode ser observado, a maior amperagem é obtida entre os terminais GND e +5v. Quando se utiliza dois dos terminais listados na tabela (-12v e +12v, por exemplo, para se obter uma tensão de 24v), o máximo de corrente da fonte é determinada pelo pior caso: com a fonte em 24v, a amperagem máxima seria 0,5A. Os fios Marrom e o Laranja mais fino são fios sensores, que são utilizados pela fonte ATX para verificar se determinados terminais (0v e 3,3v, respectivamente) apresentam os níveis esperados de tensão. Desta forma, para que a fonte funcione, é preciso conectar os fios marrom e laranja nos terminais de 0v e 3,3v, respectivamente. O fio Power OK (cinza), no uso normal de uma fonte ATX, (alimentar um PC) é utilizado para indicar à placa mãe que o sistema de alimentação está estável. Desta forma, quando o sistema está estável, este fio possui um potencial de 5v (é um sistema de proteção, já que níveis de tensão instáveis podem danificar uma placa mãe). Por conta disto, utilizei este fio para o terminal positivo de um led de status, que será ligado quando a fonte estiver ligada e funcionando corretamente (o terminal negativo do led é conectado ao terra por meio de um resistor limitador). O fio verde (power ON) é utilizado para ligar a fonte. A fonte é ligado quando este fio é conectado ao terra, ou seja, aos fios pretos. Como a minha fonte (e a maioria das fontes ATX, acredito) já possui uma chave liga-desliga, resolvi deixar o fio verde sempre conectado ao terra, e ligar/desligar a fonte a partir da chave existente. Uma outra opção é utilizar um outro switch para conectar/desconectar o fio verde ao terra, mas considerei isto desnecessário. O fio roxo (VSB - Stand by) é um terminal de 5v, com baixa capacidade de fornecer corrente, que sempre fornece esta tensão quando a fonte está alimentada eletricamente, mesmo que o fio verde não seja conectado ao terra. Em outras palavras, é um terminal que sempre está ligado (desde que a fonte seja alimentada eletricamente), mesmo quando a fonte não está ligada (o que efetivamente liga a fonte é a conexão do fio verde ao terra). Isto é utilizado para recursos de stand by e sleep de um computador, para, por exemplo, permitir que um computador seja ligado através da rede (Wake on LAN). Para este projeto, o fio roxo não possui nenhuma função, e portanto não é utilizado. Por fim, uma fonte ATX precisa sempre de uma carga para funcionar, por se tratar de uma fonte chaveada. Sem entrar a fundo nesta questão, a fonte precisa de uma carga entre seus terminais 0v (preto) e 5v (vermelho), para se estabilizar e continuar funcionando após ser ligada. Diversas referências recomendaram um resistor de 10R, com no mínimo 10W de potência. Vi algumas pessoas questionarem a necessidade esta carga, alguns dizem que

muitas fontes já possuem uma carga interna, outros substituíram o resistor por um outro ventilador ou uma lâmpada de 12v (lampada de farol de carro), outros afirmam que sua fonte funciona normalmente mesmo sem carga. Eu resolvi seguir esta recomendação e adicionei um resistor de 10R e 10W enre um terminal vermelho e um preto da minha fonte.

Mãos na massa Antes de começar a modificação da fonte, é importante tomar algumas precauções para a sua segurança. Nunca trabalhe com a fonte ligada na tomada. Esta é a regra básica. Evite também contato com os capacitores da fonte, pois estes podem estar energizados, mesmo com a fonte desligada. Os dissipadores de calores e possivelmente outras partes também podem acumular energia. Para descarregar a fonte, deixe-a desligada por algum tempo, ou conecte um resistor entre algum terminal vermelho e preto. Lembre-se de que qualquer corrente superior a 200 mA pode ser fatal. Todas as conexões realizadas entre os fios e demais componentes foram soldadas e envolvidas em tubos termoretráteis (espaguetes). Os espaguetes são tubinhos de borracha ocos, que ao serem aquecidos tem o seu diâmetro reduzido. O ideal é utilizar uma pistola de ar quente para fazer isto, porém um ferro de solda, ou até mesmo um isqueiro dão conta do recado. É preciso, entretanto, ter cuidado ao utilizar estas “ferramentas” alternativas, para não danificar os espaguetes, fios ou outros componentes. Ao utilizar os espaguetes, se ganha em organização (diversos fios podem ser agrupados) e segurança (os espaguetes normalmente aguentam uma temperatura de 125 graus célsius). Ok, o primeiro passo é fazer alguns furos na fonte, para que seja possível instalar os bornes para conectores bananas, a partir de onde os terminais de tensão serão acessados. Também é preciso fazer um furinho para o LED de status, aquele que acenderá quando a fonte estiver ligada e funcionando corretamente. Utilize uma furadeira com brocas para metal para fazer estes furos (observe a perfeita simetria entre os furos ). É importante remover do interior da fonte qualquer resíduo ou lasca de metal proveniente deste processo, já que estes podem causar curtos circuitos entre os diversos componentes internos. Após fazer os furos na carcaça da fonte, é preciso encaixar um borne banana em cada um deles (exceto no furo para o LED). O próximo passo é cortar fora os terminais do tipo MOLEX que acompanham os fios. É uma boa idéia não cortar os fios muito rentes a estes terminais, para poder utilizá-los eventualmente. Depois disto, é preciso desencapar os fios, e agrupá-los conforme as suas funções na fonte de bancada. Os fios devem ser agrupados da seguinte maneira: • • • • • • • •

Separe um fio preto para o terminal negativo do LED. Separe o fio cinza para o terminal positivo do LED Separe um fio preto para o resistor de potência. Separe um fio vermelho para o resistor de potência. Agrupe o restante dos fios pretos, juntamente com o fio verde e o fio marrom. Agrupe o restante dos fios vermelhos. Agrupe todos os fios laranjas, incluindo o fio laranja mais fino. Agrupe todos os fios amarelos.

•

Separe o fio azul.

Conecte o fio preto separado para o LED em seu terminal negativo. Conecte o terminal positivo do LED em um resistor limitador de corrente (qualquer resistor em torno de 220R irá servir). O outro terminal do resistor deve ser conectado ao fio cinza, para fechar o circuito. Encaixe o led no furo da carcaça reservado para ele, e, se necessário, cole-o com um pouco de cola quente. O circuito para ligar o LED está concluído, e este deverá acender sempre que a fonte for ligada e estiver funcionando corretamente. Não esqueça de envolver todas as conexões, e até mesmo o próprio resistor, com os espaguetes. Conecte os terminais do resistor de potência aos fios preto e vermelho reservados. As conexões devem ser soldadas e envolvidas em espaguetes. O próprio resistor deve ser envolvido em um espaguete pois a temperatura deste componente tende a se elevar. Para ajudar a resfriar o resistor, eu o prendi com a ajuda de pequenos lacres ao ventilador da fonte. O restante dos fios (pretos + verde + marrom, vermelhos, laranjas, amarelos e azul), devem ser conectados aos bornes bananas. Cada grupo de fios foi unido por um terminal em anel (exceto o fio azul, que conectei diretamente ao borne). Novamente, utilizei solda e espaguetes para fazer o acabamento. Tomei o cuidado de organizar os fios com lacres e evitar qualquer contato entre eles e os demais componentes da fonte, principalmente os dissipadores de calor. Utilizei pequenos lacres para atingir este objetivo. O fio azul acabou ficando meio curto, e consequentemente tensionado, o que não é bom. Vou utilizar um terminal em anel (não planejava utilizar um terminal por se tratar de apenas um fio, que pode ser diretamente conectado ao borne) para ganhar alguns milímetros. A sua nova fonte de bancada está pronta. Entretanto, é preciso fazer (ou comprar) alguns fios com plugs banana macho-macho, para conectar a fonte a um protoboard, por exemplo. Esta não é uma tarefa difícil, basta soldar 1 conector banana em cada extremidades de um cabinho. Eu fiz três destes cabos, com cerca de 25cm cada. Caso seja necessário farei mais. Algo que me incomodou foi não encontrar bornes e conectores bananas em todas as cores utilizadas na fonte (preto, vermelho, laranja, amarelo e azul). Isto significa que terei que identificar os terminais de tensão de alguma outra forma, nada que uma etiqueta ou uma legenda escrita na própria fonte não resolva.

Testando a sua fonte É uma boa idéia testar a proteção de curto circuito da fonte. Para fazer isto, basta conectar um fio diretamente nos terminais GND e um terminal da fonte, 5v por exemplo. Lembre-se de que apenas o terminal GND possui proteção para curto, o que significa que um circuito alimentado em 24v (terminais -12v e +12v) não está protegido. Conforme esperado, a fonte desliga quase que imediatamente. Para faze-la funcionar novamente, basta desligar a fonte, tirá-la da tomada e ligá-la novamente. Os níveis de tensão medidos nos terminais foram os seguintes: Terminal (tensão nominal) Tensão real 3,3v 3,37v 5v 5,20v 12v 12,34v

-12v

-11,81v

Conclusão Ok, a fonte está agora pronta para uso. Apesar de estar satisfeito com o resultado deste pequeno projeto, alguns detalhes podem ser melhorados, conforme evidenciado ao longo do texto (furos de bornes desalinhados, cor dos bornes diferentes do padrão dos fios, fios do terminal de -12v um pouco curto). Para dúvidas, críticas ou sugestões, favor utilizar o campo de discussão logo abaixo.